KR0181399B1 - Unbalancing source voltage control apparatus of voltage type pwm converter and its method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서 특히, 전압형 PWM 컨버터에 인가되는 교류 3상 전원 전압의 불평형을 전원 전압의 상태에 따라 보상해줌으로써 전원 전압의 역률을 개선할 수 있는 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an unbalanced power supply voltage control device and method of a voltage-type PWM converter, and in particular, to compensate for the unbalance of the AC three-phase power supply voltage applied to the voltage-type PWM converter according to the state of the power supply voltage to improve the power factor of the power supply voltage. The present invention relates to an unbalanced power supply voltage control device and method for a voltage-type PWM converter.
본 발명의 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치는 전류 관측 수단, 기준 부하 전압()과 실제의 부하 전압()의 차(-)를 제어 이득으로 보정하는 전압 제어 수단, 교류 3상 전원의 선간 전압을 이용하여 역기전력 보상용 제어 전압을 연산하는 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단, 상기 전압 제어 수단과 상기의 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단의 출력을 이용하여 불평형 전원 전압 보상용 제어 전압 성분을 연산하는 전류 제어 수단 및 상기의 전류 제어 수단의 출력을 PWM하여 6 브릿지 전력 스위치 제어용 게이트 전압을 연산하는 공간 벡터 PWM 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The unbalanced power supply voltage control device of the voltage-type PWM converter of the present invention is a current observation means, the reference load voltage ( ) And the actual load voltage ( ) 'S car - ), A voltage control means for correcting () by a control gain, a back-electromotive force compensation power supply voltage control means for calculating a back electromotive force compensation control voltage using the line voltage of the AC three-phase power supply, and the voltage control means and the power supply voltage control for the back electromotive force compensation Current control means for calculating an unbalanced power supply voltage compensation control voltage component using the output of the means; and space vector PWM means for PWMing the output of the current control means to calculate a gate voltage for controlling 6 bridge power switches. It is done.
Description
본 발명은 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서 특히, 전압형 PWM 컨버터에 인가되는 교류 3상 전원 전압의 불평형을 전원 전압의 상태에 따라 보상해줌으로써 전원 전압의 역률을 개선할 수 있는 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an unbalanced power supply voltage control device and method of a voltage-type PWM converter, and in particular, to compensate for the unbalance of the AC three-phase power supply voltage applied to the voltage-type PWM converter according to the state of the power supply voltage to improve the power factor of the power supply voltage. The present invention relates to an unbalanced power supply voltage control device and method for a voltage-type PWM converter.
최근에는 공장 자동화 라인과 같이 로봇을 사용하여야 하는 경우 상기 로봇의 동작을 정밀 제어하기 위하여 다양한 모타가 사용되는데 이때, 상기의 모타는 위상(ω)이 120도씩 지연되어 있는 3상의 교류 전원 전압을 PWM(pulse width modulation) 방식으로 정류하여 직류 링크를 통해 일정한 직류 전압을 출력하는 장치이다.Recently, when a robot should be used, such as a factory automation line, various motors are used to precisely control the operation of the robot. At this time, the motor uses a three-phase AC power supply voltage whose phase (ω) is delayed by 120 degrees. It is a device that rectifies by (pulse width modulation) method and outputs constant DC voltage through DC link.
따라서 상기의 전압형 PWM 컨버터의 출력에 부하를 연결하는 경우 상기 부하의 단위 역률 운전을 보장하는 양방향 전력 전달을 가능하게 하고 또한 고조파의 감쇄, 빠른 부하 전력 변동 보상 등의 특성을 지니고 있기 때문에 제철 산업이나 전동차 드라이브 시스템과 같은 고압 대용량 설비 시스템에서 부터 공작 기계용 스핀들 제어기 등과 같은 중 대용량 고성능 전동기 가변속 제어 시스템에 이르기까지 산업계의 여러 분야에서 직류 전압 공급원으로 널리 사용되고 있는 장치이다.Therefore, when the load is connected to the output of the voltage-type PWM converter, it enables bidirectional power transmission to ensure the unit power factor operation of the load, and also has characteristics such as harmonic attenuation and fast load power fluctuation compensation. It is widely used as a source of DC voltage in various fields of the industry, from high-pressure large-capacity equipment systems such as electric vehicle drive systems to medium-capacity high-performance motor variable speed control systems such as spindle controllers for machine tools.
이러한 종래의 전압형 PWM 컨버터는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 교류 3상 입력 전원단(1,1',1''), 상기 교류 3상 입력 전원단(1,1',1'')의 각각에 접속되는 입력 라인 전류 제어용 교류 접속 인덕터(2,2',2''), PI 제어기(5)에서 각각의 베이스단에 인가되는 전류에 의해 상기의 교류 3상 입력 전원단(1,1'1'')과 전류 루프를 형성하는 6 브릿지 전력 스위치(3), 전해 콘덴서로 형성되는 직류 링크(4) 및 상기의 직류 링크(4)에서 형성되는 직류 전압에 따라 6 브릿지 전력 스위치(3)에 제어 전류를 인가하는 PI 제어기(5)로 구성된다.Such a conventional voltage-type PWM converter has an AC three-phase input power stage (1,1 ', 1' ') and an AC three-phase input power stage (1,1', 1 '') as shown in FIG. AC connection inductors 2, 2 ', 2' 'for input line current control connected to each of the AC three-phase input power supply terminals 1, by the current applied to the respective base ends in the PI controller 5; 1'1 '') and a six bridge power switch 3 forming a current loop, a six bridge power switch according to a DC link 4 formed of an electrolytic capacitor and a DC voltage formed at the DC link 4 described above. It consists of the PI controller 5 which applies a control current to 3).
따라서 종래의 PWM 컨버터 장치는 교류 3상 전원(1)에서 인가되는 전압이 접속 인덕터(2, 2', 2'')에 인가됨으로써 상기 접속 인덕터(2, 2', 2'')는 입력 라인 상전류()를 발생시킨다.Therefore, in the conventional PWM converter device, the voltage applied from the AC three-phase power source 1 is applied to the connection inductors 2, 2 ', and 2''so that the connection inductors 2, 2', and 2 '' are input lines. Phase current ( ).
이때, PI 제어기(5)는 기준 직류 전압()과 직류 링크(4)에 형성되는 전압()과의 차(-)에 전압 비례 제어 이득(Kvp)과 전압 적분 제어 이득(Kvi/s)의 합을 곱하여 구한, 기준 동기 좌표계 상에서의 입력 라인 상전류의 d축 성분()에 대한 기준 입력 전류()와 기준 동기 좌표계 상에서의 입력 라인 상전류의q축 성분()에 대한 기준 입력 전류() 및 전원 전압()를 이용하여 기준 동기 좌표계 상에서의 제어 입력 전압의 d축 성분()와 기준 동기 좌표계 상에서의 제어 입력 전압의 q축 성분()를 생성함으로써 실제의 직류 링크 전압이 기준 직류 전압(Vdc)에 정확하게 일치하도록 전류 제어 전압을 발생시킨다.At this time, the PI controller 5 is a reference DC voltage ( ) And the voltage formed on the direct current link (4) Difference with) - ) Is the d-axis component of the input line phase current on the reference sync coordinate system, multiplied by the sum of the voltage proportional control gain (Kvp) and the voltage integral control gain (Kvi / s). Reference input current for ) And the q-axis component of the input line phase current on the reference synchronous coordinate system ( Reference input current for ) And power supply voltage ( D) component of the control input voltage on the reference synchronous coordinate system ) And the q-axis component of the control input voltage on the reference synchronous coordinate system ( ) Generates a current control voltage so that the actual DC link voltage exactly matches the reference DC voltage (Vdc).
여기서 기준 동기 좌표계 상에서의 제어 입력 전압의 d축 성분()과 기준 동기 좌표계 상에서의 제어 입력 전압의 q축 성분()은 입력 라인 전류 제어용 교류 접속 인덕터(2,2',2'')가 6 브릿지 전력 스위치(3)와 연결되어 형성하는 3개의 노드(a, b, c)에 걸리는 각각의 전압( Va, Vb, Vc)을 d-q 좌표계상의 d 성분과 q 성분을 의미한다.Where the d-axis component of the control input voltage on the reference synchronous coordinate system ( ) And the q-axis component of the control input voltage on the reference synchronous coordinate system ( Is the voltage across the three nodes (a, b, c) formed by the AC connection inductors (2, 2 ', 2'') for input line current control connected to the six-bridge power switch (3). Vb and Vc) refer to the d component and the q component on the dq coordinate system.
그리고 PI 제어기(5)에서 발생된 전류 제어 전압은 PWM 변조된 다음 6 브릿지 전력 스위치(3)에 포함되어 있는 6개의 트랜지스터들 중 2개의 트랜지스터의 베이스단에 인가됨으로써 전력 스위치(3)와 교류 3상 입력 전원단(1) 및 교류 접속 인덕터(2,2',2'')가 루프를 형성함으로써 직류 링크(4)는 직류 링크 전압을 형성하게 된다.The current control voltage generated by the PI controller 5 is PWM modulated and then applied to the base end of two of the six transistors included in the six-bridge power switch 3, thereby alternating current from the power switch 3. The DC link 4 forms a DC link voltage by forming a loop between the phase input power supply stage 1 and the AC connection inductors 2, 2 ′, 2 ″.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 전압형 PWM 컨버터의 PI 제어기의 전류제어 알고리즘은 위상이 120도씩 지연되어 있는 평형의 3상 교류 전원 전압 즉,를 이용하는 것이지만 실제의 전원단에서 인가되는 3상 교류 전원 전압은 불평형이기 때문에 PI 제어 알고리즘을 사용하는 경우에도 역률이 떨어지고 불필요한 고조파 성분이 발생하여 전압형 PWM 컨버터의 성능이 떨어지게되는 문제점이 발생하였다.However, the current control algorithm of the PI controller of the conventional voltage-type PWM converter as described above is a balanced three-phase AC power supply voltage that is delayed by 120 degrees, that is, However, since the three-phase AC power voltage applied at the actual power stage is unbalanced, the power factor drops and unnecessary harmonics are generated even when the PI control algorithm is used, which causes the performance of the voltage-type PWM converter to be degraded.
따라서 불평형의 3상 교류 전원 전압이 전압형 PWM 컨버터에 미치는 영향을 감소시키기 위하여 상기의 전압형 PWM 컨버터에 포함되는 출력 필터의 용량을 크게하는 것이 제안되고 있으나 이 경우에는 전압형 PWM 컨버터의 부피가 대형화되고 또한 전압형 PWM 컨버터 시스템 전체의 시정수가 커짐으로써 상기 시스템의 응답 속도를 느리게하는 문제점이 발생하였다.Therefore, in order to reduce the effect of unbalanced three-phase AC power supply voltage on the voltage PWM converter, it is proposed to increase the capacity of the output filter included in the voltage PWM converter, but in this case, the volume of the voltage PWM converter Increasing the size and time constant of the entire voltage-type PWM converter system has caused a problem of slowing down the response speed of the system.
또한 불평형의 3상 교류 전원 전압이 전압형 PWM 컨버터에 미치는 영향을 감소시키기 위해서 상기의 전압형 PWM 컨버터에 포함되는 피드백 제어 루프에 의한 제어 속도를 빠르게 함으로써 고조파 성분의 발생을 줄이는 것이 제안되고 있으나 이경우에는 PWM 스위칭 주파수가 커지는 것이 요구되기 때문에 전압형 PWM 컨버터의 용량을 감소시키게 되는 문제점이 발생되었다.In addition, in order to reduce the influence of unbalanced three-phase AC power supply voltage on the voltage PWM converter, it is proposed to reduce the occurrence of harmonic components by increasing the control speed by the feedback control loop included in the voltage PWM converter. Since the PWM switching frequency is required to be large, there is a problem that reduces the capacity of the voltage-type PWM converter.
그리고 불평형의 3상 교류 전원 전압이 전압형 PWM 컨버터에 미치는 영향을 감소시키기 위하여 전압형 PWM 컨버터에 인가되는 전압이 불평형인 경우 그에 상응하는 크기 만큼 전류값을 정확하게 제어함으로써 불평형 전원 전압 조건하에서도 시스템을 안정화시키는 방법이 제안되고 있으나 이 방법은 abc 정지좌표계에서 불평형 3상을 다루기 때문에 분석이 용이하지 않을 뿐만아니라 부가적인 하드웨어가 소요되는 문제점이 발생되었다.In order to reduce the effect of unbalanced three-phase AC power supply voltage on voltage-type PWM converter, if the voltage applied to voltage-type PWM converter is unbalanced, the current value is controlled as much as the corresponding size, so that the system can be operated under unbalanced power supply voltage conditions. A method to stabilize the system is proposed, but this method deals with the unbalanced three phases in the abc static coordinate system, which is not only easy to analyze but also requires additional hardware.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 전압형 PWM 컨버터가 지니는 문제점을 해결하기 위한 것으로서 상기의 전압형 PWM 컨버터에 인가되는 불평형 3 상 교류 전원 전압의 상전압의 동기 좌표계 상에서의 d축 성분의 변화에 따라 전압형 PWM 컨버터의 제어 전압을 가변시킴으로써 상기의 불평형 3 상 교류 전원 전압이 전압형 PWM 컨버터에 미치는 영향을 보상해 줄 수 있는 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional voltage-type PWM converter as described above to the change of the d-axis component on the synchronous coordinate system of the phase voltage of the unbalanced three-phase AC power supply voltage applied to the voltage-type PWM converter According to the present invention, there is provided an unbalanced power supply voltage control device for a voltage-type PWM converter and a method of controlling the same, which can compensate for the effect of the unbalanced three-phase AC power voltage on the voltage-type PWM converter by varying the control voltage of the voltage-type PWM converter. For the purpose of
도 1은 종래의 전압형 PWM 컨버터의 구성을 도시한 도면.1 is a diagram showing the configuration of a conventional voltage-type PWM converter.
도 2는 종래의 전압형 PWM 컨버터의 제어 장치의 구성을 도시한 도면.2 is a diagram showing a configuration of a control device of a conventional voltage PWM converter.
도 3은 본 발명의 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치의 구성을 도시한 도면.3 is a diagram showing a configuration of an unbalanced power supply voltage control device of the voltage-type PWM converter of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
5; PI 제어기 10; 전류 제어 수단5; PI controller 10; Current control means
11; 공간 벡터 PWM 수단 14; 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단11; Space vector PWM means 14; Supply voltage control means for back electromotive force compensation
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치는 전류 관측 수단, 기준 부하 전압()과 실제의 부하 전압()의 차(-)를 제어 이득으로 보정하는 전압 제어 수단, 교류 3상 전원의 선간 전압을 이용하여 역기전력 보상용 제어 전압을 연산하는 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단, 상기 전압 제어 수단과 상기의 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단의 출력을 이용하여 불평형 전원 전압 보상용 제어 전압 성분을 연산하는 전류 제어 수단 및 상기의 전류 제어 수단의 출력을 PWM하여 6 브릿지 전력 스위치 제어용 게이트 전압을 연산하는 공간 벡터 PWM 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.An unbalanced power supply voltage control device of the voltage-type PWM converter of the present invention for achieving the above object is a current observation means, the reference load voltage ( ) And the actual load voltage ( ) 'S car - ), A voltage control means for correcting () by a control gain, a back-electromotive force compensation power supply voltage control means for calculating a back electromotive force compensation control voltage using the line voltage of the AC three-phase power supply, and the voltage control means and the power supply voltage control for the back electromotive force compensation Current control means for calculating an unbalanced power supply voltage compensation control voltage component using the output of the means; and space vector PWM means for PWMing the output of the current control means to calculate a gate voltage for controlling 6 bridge power switches. It is done.
또한 본 발명의 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 방법은 교류 3상 전원의 선간 전압(,,)을 이용하여 dq 동기 좌표계 상의 가상 전원 전압(,)을 연산하는 단계(S1)와; 기준 직류 링크 전압()과 실제의 링크 전압()의 차(-)를 비례 제어 이득()과 적분 제어 이득()의 합으로 곱하는 단계(S2)와; 상기 단계(S2)의 출력값을 전류 관측 수단(8)의 출력과 합하여 dq 좌표계상의 d축 보정전류성분()을 구하는 단계(S3)와; 상기의 dq 좌표계상의 d축 보정전류성분(), 실제의 부하 전류의 dq좌표계상의 d축 성분(), 실제의 부하 전류의 dq좌표계상의 q축 성분() 및 상기의 dq 회전 좌표계 상의 가상 전원 전압(,)을 이용하여 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)를 연산하는 단계(S4); 및 공간 벡터 PWM 수단(11)에서 상기의 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)을 이용하여 6 브릿지 전력 스위치(3)의 제어 전압(,,)을 구하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the unbalanced power supply voltage control method of the voltage-type PWM converter of the present invention is the line voltage of the AC three-phase power supply ( , , ), The virtual power supply voltage on the dq sync coordinate system ( , Calculating (S1); Reference DC Link Voltage ( ) And the actual link voltage ( ) 'S car - ) Is the proportional control gain ( ) And integral control gain ( Multiplying by the sum of (S2); The output value of the step S2 is added to the output of the current observing means 8, and the d-axis correction current component on the dq coordinate system ( Obtaining (S3); D-axis correction current component on the dq coordinate system ( ), The d-axis component on the dq coordinate system of the actual load current ( ), The q-axis component on the dq coordinate system of the actual load current ( ) And the virtual power supply voltage on the dq rotational coordinate system above ( , Space vector PWM control input , Calculating (S4); And the space vector PWM control input from the space vector PWM means 11 ( , Control voltage of the 6-bridge power switch 3 using , , It is characterized in that it comprises a step (S5) to obtain.
따라서 불평형 전원 전압의 선간 전압(,,)을 이용하여 abc 정지좌표계 상의 가상 전원 전압(,,)을 연산하여 상기의 abc 정지좌표계 상의 가상 전원 전압(,,)을 dq 회전 좌표계 상의 d축 성분()과 q축 성분()으로 변환한 값을 전류 제어 수단에 입력하면 상기의 전류 제어 수단은 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)을 연산하여 공간 벡터 PWM 수단에 인가한다.Therefore, the line voltage of the unbalanced supply voltage ( , , ), The virtual power voltage on the abc geocoordinate system ( , , ), The virtual power supply voltage on the abc geocoordinate system ( , , ) Is the d-axis component ( ) And the q-axis component ( After inputting the converted value into the current control means, the current control means is a space vector PWM control input ( , ) Is applied to the space vector PWM means.
그 다음 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)이 공간 벡터 PWM 수단에 의해 불평형 전원 전압 제어용 6 브릿지 전력 스위치의 게이트 전압 신호를 연산하여 출력함으로써 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치의 제어가 이루어지게 된다.Then the space vector PWM control input ( , By calculating and outputting the gate voltage signal of the six-bridge power switch for controlling the unbalanced power supply voltage by the space vector PWM means, the unbalanced power supply voltage control device of the voltage-type PWM converter is controlled.
따라서 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단에서 불평형 교류 3상 전압 전원의 선간 전압(,,)을 이용하여 연산된, 가상 전원 전압(,,)의 dq 좌표계 상의 d축 성분()과 q축 성분()으로 다시 연산된 dq 회전 좌표계 가상 전원 전압(,)을 전류 제어 수단에 인가하고 또한 상기의 전류 제어 수단은 상기의와를 이용하여 6 브릿지 전력 스위치용 게이트 신호가 형성되기 때문에 교류 3상 전원 전압의 불평형 부분이 보상되어지게 됨으로써 전원 전압의 역률이 개선되고 또한 불필요한 고조파 성분의 발생을 억제할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.Therefore, the line voltage of the unbalanced AC three-phase voltage power supply in the power supply voltage control means for back EMF compensation , , Computed using , , D-axis component of the dq coordinate system of ) And the q-axis component ( Dq rotational coordinate virtual power voltage (recalculated by) , ) Is applied to the current control means, and the current control means is Wow Since the gate signal for the six-bridge power switch is formed by using the H-type, the unbalanced portion of the AC three-phase power voltage is compensated, thereby improving the power factor of the power voltage and suppressing generation of unnecessary harmonic components. .
이하, 본 발명의 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치 및 제어 방법에 대한 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the unbalanced power supply voltage control device and control method of the voltage-type PWM converter of the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 전류 관측 수단(8), 기준 부하 전압()과 실제의 부하 전압()의 차(-)를 제어 이득으로 보정하는 전압 제어 수단(7), 교류 3상 전원(1,1',1'')의 선간 전압을 이용하여 역기전력 보상용 제어 전압을 연산하는 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단(14), 상기 전압 제어 수단(7)과 상기의 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단(14)의 출력을 이용하여 불평형 전원 전압 보상용 제어 전압 성분을 연산하는 전류 제어 수단(10) 및 상기의 전류 제어 수단(10)의 출력을 PWM하여 6 브릿지 전력 스위치 제어용 게이트 전압을 연산하는 공간 벡터 PWM 수단(11)을 포함한다.First, the unbalanced power supply voltage control apparatus of the voltage-type PWM converter according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 3, the current observation means 8, the reference load voltage ( ) And the actual load voltage ( ) 'S car - Power supply voltage control means for calculating the counter electromotive force compensation voltage using the voltage control means 7 for correcting the control gain with the control gain, and the line voltage of the AC three-phase power supply 1,1 ', 1 " 14) current control means 10 for calculating an unbalanced power supply voltage compensation control voltage component using the outputs of the voltage control means 7 and the power supply voltage control means for back electromotive force compensation 14 and the current control Space vector PWM means 11 for PWMing the output of the means 10 to calculate the gate voltage for 6 bridge power switch control.
또한 본 발명의 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 방법은 교류 3상 전원의 선간 전압(,,)을 이용하여 dq 동기 좌표계 상의 가상 전원 전압(,)을 연산하는 단계(S1)와; 기준 직류 링크 전압()과 실제의 링크 전압()의 차(-)를 비례 제어 이득()과 적분 제어 이득()의 합으로 곱하는 단계(S2)와; 상기 단계(S2)의 출력값을 전류 관측 수단(8)의 출력과 합하여 dq 좌표계상의 d축 보정전류성분()을 구하는 단계(S3)와; 상기의 dq 좌표계상의 d축 보정전류성분(), 실제의 부하 전류의 dq좌표계상의 d축 성분(), 실제의 부하 전류의 dq좌표계상의 q축 성분() 및 상기의 dq 동기 좌표계 상의 가상 전원 전압(,)을 이용하여 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)를 연산하는 단계(S4); 및 공간 벡터 PWM 수단(11)에서 상기의 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)을 이용하여 6 브릿지 전력 스위치(3)의 제어 전압(,,)을 구하는 단계(S5)를 포함한다.In addition, the unbalanced power supply voltage control method of the voltage-type PWM converter of the present invention is the line voltage of the AC three-phase power supply ( , , ), The virtual power supply voltage on the dq sync coordinate system ( , Calculating (S1); Reference DC Link Voltage ( ) And the actual link voltage ( ) 'S car - ) Is the proportional control gain ( ) And integral control gain ( Multiplying by the sum of (S2); The output value of the step S2 is added to the output of the current observing means 8, and the d-axis correction current component on the dq coordinate system ( Obtaining (S3); D-axis correction current component on the dq coordinate system ( ), The d-axis component on the dq coordinate system of the actual load current ( ), The q-axis component on the dq coordinate system of the actual load current ( ) And the virtual power supply voltage on the dq synchronous coordinate system ( , Space vector PWM control input , Calculating (S4); And the space vector PWM control input from the space vector PWM means 11 ( , Control voltage of the 6-bridge power switch 3 using , , Step S5 is obtained.
상기한 바와 같은 본 발명의 일실시예의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the embodiment of the present invention as described above in detail.
평형 3상 전원 조건하에서 전원 전압을 동기 좌표계로 표현하면 전원 측 d축 전압은 일정한 크기를 갖는 직류값 ''로 표시되고 또한 q축 전압은 0으로 표시된다.When the power supply voltage is expressed in the synchronous coordinate system under the balanced three-phase power supply condition, the d-axis voltage at the power supply side has a constant DC value ' 'And the q-axis voltage is zero.
그리고 전원 전압이 불평형인 경우에는 전원 측의 역기전력으로 표시될 수 있는 동기 좌표계상의 전원 전압 ''가 시간에 따라 변화하고 이때, 전원측 상전압의 합은 0이되지 않지만 전원측 선간 전압의 합은 0이된다.If the power supply voltage is unbalanced, the power supply voltage on the synchronous coordinate system 'which can be expressed as the counter electromotive force on the power supply side' Is changed over time, and the sum of the phase voltages on the power supply side is not zero, but the sum of the voltages between the power supply lines is zero.
즉,++ 0In other words, + + 0
++= 0 + + = 0
따라서 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단(14)은 아래의 식에 의해 상기와 같은 선간 전압(,,)으로 dq 정지좌표계 상의 전원 전압(,,)를 구한다.Accordingly, the power supply voltage control means 14 for compensating the electromotive force for back EMF can be obtained by the following line voltage ( , , Power supply voltage on the dq static coordinate system , , )
=(2--) = = (2 - - ) =
=(-) = = ( - ) =
=(++)0 = ( + + ) 0
그 다음 상기의 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단(14)은 dq 정지좌표계 상의 가상 전원 전압,,을 아래의 식에 의해 연산한다.Then, the power supply voltage control means for counter electromotive force compensation 14 is a virtual power supply voltage on the dq static coordinate system. , , Is calculated by the following formula.
=(2--) = (2 - - )
=(-) = ( - )
=(++) = ( + + )
여기서,,는 아래의 식에 의해 연산된다.here , , Is calculated by the following equation.
= =
= 및= And
= =
그 다음 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단(14)은 전원측의 역기전력으로 간주할 수 있는 동기좌표계 전원 전압(,)을 아래의 식에 의해 연산하여 상기의와를 전류 제어 수단(10)에 인가한다.The power supply voltage control means 14 for back electromotive force compensation then supplies the synchronous coordinate system power supply voltage (which can be regarded as the counter electromotive force on the power supply side). , ) Is calculated by the following formula Wow Is applied to the current control means 10.
=COS+SIN = COS + SIN
= -SIN+COS =- SIN + COS
그리고 전류 제어 수단(10)은 전류 제어 수단은 상기의 상기의, 상기의,,및를 이용하여 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)을 연산하여 공간 벡터 PWM 수단에 인가한다.And the current control means 10 means that the current control means is , Above , , And Space vector PWM control input using , ) Is applied to the space vector PWM means.
그 다음 공간 벡터 PWM 제어 입력(,)이 공간 벡터 PWM 수단에 의해 불평형 전원 전압 제어용 6 브릿지 전력 스위치의 게이트 전압 신호를 연산하여 출력함으로써 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치의 제어가 이루어지게 된다.Then the space vector PWM control input ( , By calculating and outputting the gate voltage signal of the six-bridge power switch for controlling the unbalanced power supply voltage by the space vector PWM means, the unbalanced power supply voltage control device of the voltage-type PWM converter is controlled.
본 발명의 전압형 PWM 컨버터의 불평형 전원 전압 제어 장치 및 방법에 의해서 역기전력 보상용 전원 전압 제어 수단에서 불평형 교류 3상 전압 전원의 선간 전압(,,)을 이용하여 연산된, 가상 전원 전압(,,)의 dq 정지 좌표계 상의 d축 성분()과 q축 성분()으로 다시 연산된 dq 회전 좌표계 가상 전원 전압(,)을 전류 제어 수단에 인가하고 또한 상기의 전류 제어 수단은 상기의와를 이용하여 6 브릿지 전력 스위치용 게이트 신호가 형성되기 때문에 교류 3상 전원 전압의 불평형 부분이 보상되어지게 됨으로써 전원 전압의 역률이 개선되고 또한 불필요한 고조파 성분의 발생을 억제할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.The line voltage of the unbalanced AC three-phase voltage power supply in the power supply voltage control means for counter electromotive force compensation by the unbalanced power supply voltage control device and method of the voltage-type PWM converter of the present invention. , , Computed using , , D-axis component (of dq) ) And the q-axis component ( Dq rotational coordinate virtual power voltage (recalculated by) , ) Is applied to the current control means, and the current control means is Wow Since the gate signal for the six-bridge power switch is formed by using the H-type, the unbalanced portion of the AC three-phase power voltage is compensated, thereby improving the power factor of the power voltage and suppressing generation of unnecessary harmonic components. .
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